【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线通信领域，具体涉及一种均匀覆盖的平顶波束天线阵列及天线装置。
技术介绍
1、平顶波束是一种天线阵列的特殊波束赋形技术，波束的形状呈现平顶状，在波束范围内具有稳定的增益和辐射功率强度。同时，平顶波束的副瓣电平可以有效调控，从而实现对临近扇区干扰的高效抑制。鉴于以上优点，平顶波束有望在移动通信、卫星通信和雷达等领域中推广和应用，获得更好的功率利用效率和空间覆盖。
2、平顶波束天线阵列的设计和实现方式存在着大量设计难点，例如：平顶波束的实现需要对天线阵列中各单元的幅度和相位独立调控，因此阵列的馈电网络设计复杂，会存在功率分配不均匀、插入损耗较大等问题。合理的馈电网络设计对形成平顶波束的形态有着至关重要的影响；平顶波束的指向具有重要的使用意义。天线阵列需要根据实际覆盖的需要产生法向平顶波束或倾斜平顶波束。在平顶波束指向设计中，阵列单元的激励幅度和相位的准确性对形成的方向图影响极大。此外，倾斜平顶波束的性质还受到单元方向图渐变的影响。贴片天线的色散特性导致其输入阻抗和辐射特性随频率会发生较大的变化。在具有平顶波束辐射特性的贴片天线阵列中宽带化设计是一个挑战。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种均匀覆盖的平顶波束天线阵列及天线装置,其能在宽频带范围内产生平顶波束辐射，实现在波束覆盖区域内的均匀照度；同时根据不同的预设激励幅值和相位，修改馈电网络的具体功率分配和移相性能，可以实现平顶波束的指向任意变化。
2、本专利技术的目的可以通
3、一种均匀覆盖的平顶波束天线阵列，包括：
4、主辐射贴片阵列，其为2n个主贴片单元以等间隔方式排布成的一维阵列；n1个所述主贴片单元与所述一维阵列的方向夹角为0-45°；其中n和n1为正整数，且n1为偶数，n1＜2n；
5、多路移相网络，其由2n个移相器组成；所述移相器的输出端分别与一个所述主贴片单元连接；
6、一到多路功率分配网络，其设置有m级网络；每级网络的输出端与下一级的输入端连接，第m级网络的输出端与分别与一个所述移相器连接；其中第1级网络设置有1个威尔金森功率分配器，第m1级网络设置有x个t型结功率分配器和y个平行耦合微带线定向耦合器；其中m、m1、x和y都为正整数，x和y均为偶数，且1<m1≤m；
7、其中所述主辐射贴片阵列、多路移相网络和一到多路功率分配网络均以一个相同的对称中心线成镜像对称。
8、在一些实施例中，所述主辐射贴片阵列在预设归一化激励强度小于1％的所述主贴片单元的所在位置设置有主贴片单元空缺；所述主贴片单元空缺对应的位置不设置所述主贴片单元。
9、在一些实施例中，所述主贴片单元为矩形，且所述主贴片单元的4个直角边均设置有45度倒角。
10、在一些实施例中，所述威尔金森功率分配器为二等分功率的威尔金森功率分配器；所述t型结功率分配器为一分二的t型结功率分配器；所述平行耦合微带线定向耦合器为一分二的平行耦合微带线定向耦合器。
11、本申请还提出一种均匀覆盖的平顶波束天线装置，包括上层介质基片和下层介质基片；所述上层介质基片的下表面设有第一金属层，所述下层介质基片的上表面和下表面分别设有第二金属层和第三金属层；
12、所述第一金属层与第二金属层中间设有空气层；所述第一金属层中设有寄生贴片阵列；所述第二金属层设置有如上述任意一项所述的均匀覆盖的平顶波束天线阵列；
13、所述寄生贴片阵列为由2n个寄生贴片单元组成；所述寄生贴片单元的排布方式与所述主贴片单元的排布方式相同。
14、在一些实施例中，所述寄生贴片阵列在预设归一化激励强度小于1％的所述寄生贴片单元的所在位置设置有寄生贴片单元空缺；所述寄生贴片单元空缺对应的位置不设置所述寄生贴片单元。
15、在一些实施例中，所述寄生贴片单元为矩形。
16、在一些实施例中，所述空气层厚度为1/20-1/10个工作波长。
17、本专利技术的有益效果：
18、本专利技术所提出的贴片天线阵列可以在宽频带范围内产生平顶波束辐射，实现在波束覆盖区域内的均匀照度，有效提升了系统的功率利用效率；同时根据不同的预设激励幅值和相位，修改馈电网络的具体功率分配和移相性能，可以实现平顶波束的指向任意变化。
19、本专利技术通过综合运用功率分配网络和贴片单元旋转的方式实现所需产生平顶波束的激励幅度，极大的增加了设计自由度，同时也减小了功率分配网络的设计复杂度，避免了过大的功率分配比的设计。
20、本专利技术通过贴片单元旋转方式可以实现小范围相移，弥补了多路移相网络的移相精度不足缺陷。本专利技术通过判定阵列中单元归一化激励幅值小于1％时引入阵列单元空缺的方式，实现了阵列稀疏化，有效降低阵列天线的复杂度同时也降低了功率分配网络和移相网络的设计复杂度。
21、本专利技术通过采用层叠式微带贴片天线，拓展了天线阵列的工作带宽。所提出的天线阵列完全基于标准印刷电路工艺实现，具有低剖面、宽频带、精度高、低成本和适于批量生产等优点。
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1.一种均匀覆盖的平顶波束天线阵列，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的均匀覆盖的平顶波束天线阵列，其特征在于，所述主辐射贴片阵列(6)在预设归一化激励强度小于1％的所述主贴片单元(61)的所在位置设置有主贴片单元空缺(62)；所述主贴片单元空缺(62)对应的位置不设置所述主贴片单元(61)。
3.根据权利要求2所述的均匀覆盖的平顶波束天线阵列，其特征在于，所述主贴片单元(61)为矩形，且所述主贴片单元(61)的4个直角边均设置有45度倒角。
4.根据权利要求3所述的均匀覆盖的平顶波束天线阵列，其特征在于，所述威尔金森功率分配器(7)为二等分功率的威尔金森功率分配器(7)；所述T型结功率分配器(8)为一分二的T型结功率分配器(8)；所述平行耦合微带线定向耦合器(9)为一分二的平行耦合微带线定向耦合器(9)。
5.一种均匀覆盖的平顶波束天线装置，其特征在于，包括上层介质基片(1)和下层介质基片(2)；所述上层介质基片(1)的下表面设有第一金属层(11)，所述下层介质基片(2)的上表面和下表面分别设有第二金属层21和第三金属层(
6.根据权利要求5所述的均匀覆盖的平顶波束天线装置，其特征在于，所述寄生贴片阵列(3)在预设归一化激励强度小于1％的所述寄生贴片单元(31)的所在位置设置有寄生贴片单元空缺(32)；所述寄生贴片单元空缺(32)对应的位置不设置所述寄生贴片单元(31)。
7.根据权利要求5所述的均匀覆盖的平顶波束天线装置，其特征在于，所述寄生贴片单元(31)为矩形。
8.根据权利要求5所述的均匀覆盖的平顶波束天线装置，其特征在于,所述空气层厚度为1/20-1/10个工作波长。
...【技术特征摘要】
1.一种均匀覆盖的平顶波束天线阵列，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的均匀覆盖的平顶波束天线阵列，其特征在于，所述主辐射贴片阵列(6)在预设归一化激励强度小于1％的所述主贴片单元(61)的所在位置设置有主贴片单元空缺(62)；所述主贴片单元空缺(62)对应的位置不设置所述主贴片单元(61)。
3.根据权利要求2所述的均匀覆盖的平顶波束天线阵列，其特征在于，所述主贴片单元(61)为矩形，且所述主贴片单元(61)的4个直角边均设置有45度倒角。
4.根据权利要求3所述的均匀覆盖的平顶波束天线阵列，其特征在于，所述威尔金森功率分配器(7)为二等分功率的威尔金森功率分配器(7)；所述t型结功率分配器(8)为一分二的t型结功率分配器(8)；所述平行耦合微带线定向耦合器(9)为一分二的平行耦合微带线定向耦合器...
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